DE102006045366A1 - Vehicle passenger restraining method, involves supplying belt pretensioner of safety belt with auxiliary force that is exerted as momentum, which is upstream to crash-time point, in thorax region of vehicle passenger in pre-crash-phase - Google Patents

Vehicle passenger restraining method, involves supplying belt pretensioner of safety belt with auxiliary force that is exerted as momentum, which is upstream to crash-time point, in thorax region of vehicle passenger in pre-crash-phase Download PDF

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Abstract

The method involves supplying a belt pretensioner (5) of a safety belt (1) with auxiliary force in a time period between determination of a critical driving condition and a crash-time point. The auxiliary force is exerted as a momentum, which is upstream to the crash-time point, in a thorax region of a vehicle passenger in a pre-crash-phase. The time period is divided into two time intervals, where the momentum is exerted on the safety belt in one of the time intervals and the force impulse is spaced from the crash-time point in the other time interval. An independent claim is also included for a restraint system for restraining a vehicle passenger on a vehicle seat.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Zurückhalten eines mit einem Sicherheitsgurt gesicherten Fahrzeuginsassen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. nach dem Patentanspruch 7.The The invention relates to a method and a device for retaining a secured with a seat belt vehicle occupant after the The preamble of claim 1 or according to the claim 7th

Aufgrund strengerer Vorgaben zur Fahrzeugsicherheit ist auch bei großer Unfallschwere zu vermeiden, dass Fahrzeuginsassen mit Teilen des Fahrzeuginnenraumes kollidieren, damit Intusionsverletzungen verhindert werden.by virtue of Stricter requirements for vehicle safety are also in the event of severe accident severity To avoid occupants with parts of the vehicle interior collide to prevent intractable injuries.

So ist aus der DE 100 05 010 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren zum Zurückhalten eines mit einem Sicherheitsgurt gesicherten Fahrzeuginsassen auf einem Fahrzeugsitz bekannt. Nach dem Erfassen eines kritischen Fahrzustands wird der Sicherheitsgurt vom Gurtstraffer mit einem Rückziehkraft gespannt, wodurch der Insasse zunächst in den Fahrzeugsitz gezogen wird. Anschließend reduziert der Gurtstraffer die Kraft auf eine geringere Haltekraft, um den Insassen in der zurückgezogenen Position zu halten. Durch das Zurückhalten des Insassen im Fahrzeugsitz wird dessen Verletzungsrisiko bei einem Unfall verringert.So is out of the DE 100 05 010 A1 a generic method for retaining a secured with a seat belt vehicle occupants on a vehicle seat known. After detecting a critical driving condition, the seat belt is tensioned by the belt tensioner with a retracting force, whereby the occupant is first pulled into the vehicle seat. Subsequently, the belt tensioner reduces the force to a lesser holding force to keep the occupant in the retracted position. By restraining the occupant in the vehicle seat its risk of injury is reduced in an accident.

Aus der DE 102 04 477 A1 ist ein Gurtstraffer eines Sicherheitsgurtes für einen Fahrzeuginsassen bekannt, der neben einer reversiblen Gurtstraffung eine irreversible Spannvorrichtung aufweist, die bei Erhalt eines durch eine Sensorik erzeugbaren Unfallsignales eine irreversible Straffung des Gurtes mit starker Kraft, etwa 4000 N, bewirkt. Dadurch ist erreicht, dass der durch den Sicherheitsgurt gesicherte Insasse auf seinem Sitz in einer Soll-Sitzposition gehalten und vor Kollisionen mit Innenraumteilen des Fahrzeugs geschützt ist.From the DE 102 04 477 A1 is a belt tensioner of a seat belt for a vehicle occupant known in addition to a reversible belt tightening an irreversible tensioning device that causes an irreversible tightening of the belt with strong force, about 4000 N, upon receipt of an accident signal generated by a sensor. This ensures that the secured by the seat belt occupant is held in its seat in a desired seating position and protected from collision with interior parts of the vehicle.

Mit diesen bekannten Verfahren wird im Kollisionsfall ein Insassenkontakt mit Innenraumteilen des Fahrzeugs mit dem Nachteil verhindert, dass die Rückhaltesysteme eine große Gurtkraft auf den Brustkorbbereich des Insassen ausüben. Dadurch kommt es insbesondere bei älteren Menschen häufig zu Rippen-/Rippenserienfrakturen. Dies liegt darin begründet, dass die biomechanische Belastbarkeit bei älteren Menschen stark eingeschränkt ist. Zum einen reduziert sich mit dem Alter der Anteil an elastischen gegenüber eher kristallinen Bestandteilen in den Knochen; zum anderen nimmt der effektive Knochenquerschnitt mit dem Alter ab. Weiterhin nimmt die Knorpel-Elastizität mit dem Alter ab, wie auch die Beweglichkeit der Gelenke, insbesondere der im Brustkorbbereich vorhandenen kleinen Gelenke.With This known method is in the event of a collision occupant contact with interior parts of the vehicle with the disadvantage that prevents the restraint systems a big Exert belt force on the chest area of the occupant. This comes especially in older ones People often too Rib / rib fractures series. This is due to the fact that the biomechanical resilience in older people is severely limited. On the one hand, the proportion of elasticity decreases with age across from rather crystalline components in the bones; to the other takes the effective bone cross-section decreases with age. Furthermore, the Cartilage elasticity with age, as well as the mobility of the joints, in particular the small joints present in the ribcage area.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum Zurückhalten eines mit einem Sicherheitsgurt gesicherten Fahrzeuginsassen im Fahrzeugsitz bereitzustellen, bei dem der Brustkorbbereich von insbesondere älteren Menschen im Kollisionsfall vor Verletzungen geschützt ist.The The object of the invention is a method or a device to hold back one secured with a seat belt vehicle occupants in the vehicle seat in which the chest area of especially elderly people is protected against injury in the event of a collision.

Die Aufgabe ist gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The Task is solved by the features of claim 1 or of claim 7. Advantageous developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 wird in einer Pre-Crash-Phase mittels des Gurtstraffers eine zusätzliche Kraft als ein Kraftimpuls auf den Brustkorbbereich des Insassen ausgeübt, der dem eigentlichen Unfall-Zeitpunkt vorgelagert ist. Durch den Kraftimpuls erfolgt eine kurzzeitige Brustkorb- bzw. Thorax-Kompression mit einer darauf folgenden Entspannung des Brustkorbbereiches, wodurch die Gelenke im Brustkorbbereich bewegt werden. Dies führt zu einer Steigerung der Elastizität des Brustkorbes des Insassen. Zum eigentlichen Unfall-Zeitpunkt befindet sich der Brustkorbbereich des Insassen daher in einem elastischeren Zustand, wodurch dieser wesentlich größere Gurtkräfte aufnehmen kann, ohne dass es zu Frakturen kommt.According to the characterizing one Part of claim 1 is in a pre-crash phase by means of the belt tensioner an additional Force is exerted as a force impulse on the chest area of the occupant, the upstream of the actual accident date. By the force impulse there is a short-term thorax or thorax compression with a subsequent relaxation of the chest area, thereby the joints in the ribcage area are moved. This leads to a Increase in elasticity of the thorax of the occupant. The actual accident time Therefore, the chest area of the occupant is in a more elastic State, allowing this much greater belt forces can absorb without it comes to fractures.

Um nach dem erfolgten Kraftimpuls eine ausreichende Entspannung des Brustkorbbereiches zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn der Gurtstraffer unmittelbar mit dem Zeitpunkt der Erfassung eines kritischen Fahrzustands den Kraftimpuls innerhalb eines ersten Zeitintervalls ausübt und der Kraftimpuls über ein folgendes zweites Zeitintervall vom eigentlichen Unfall-Zeitpunkt beabstandet ist. Bevorzugt ist es dabei, wenn das dem Kraftimpuls zugeordnete erste Zeitintervall zwischen 50% und 80% der gesamten Pre-Crash-Phase einnimmt. D. h., dass bei einer Pre-Crash-Phase von 100 ms der Kraftimpuls innerhalb der ersten 50 bis 80 ms erfolgt und der Brustkorbbereich in den folgenden 50 bis 20 ms entspannen kann, bis zum Zeitpunkt tC der Unfall eintritt.In order to ensure sufficient relaxation of the chest area after the power pulse, it is advantageous if the belt tensioner immediately at the time of detecting a critical driving state, the force pulse within a first time interval and the force pulse over a subsequent second time interval from the actual accident time is spaced. In this case, it is preferable if the first time interval assigned to the force pulse occupies between 50% and 80% of the total pre-crash phase. That is, in a pre-crash phase of 100 ms, the force pulse occurs within the first 50 to 80 ms and the chest area can relax in the following 50 to 20 ms until the accident occurs at time t C.

Um eine wirksame Thorax-Kompression d. h. eine wirksame Vordehnung des Brustkorbbereiches zu erreichen, kann der Kraftimpuls bevorzugt auf einen Wert zwischen 4 kN und 8 kN ansteigen. Die Größe der dabei ausgeübten Kraft kann bevorzugt in der Größenordnung einer maximalen Gurtkraft eines zugeordneten Gurtkraftbegrenzers liegen. Zur weiteren Steigerung der Elastizität des Brustkorbbereiches ist es vorteilhaft, wenn nach erfolgtem Kraftimpuls der Gurtstraffer die Gurtkraft auf einen Wert reduziert, der der ausgeübten Gurtkraft vor dem Kraftimpuls entspricht. Die vor und nach dem Kraftimpuls ausgeübten Gurtkräfte sollen dabei eine Lose des Gurtes am Körper des Insassen vermeiden und können daher entsprechend geringfügig dimensioniert sein, etwa in einem Bereich von 5 N.Around an effective thorax compression d. H. an effective pre-stretching reach the chest area, the power pulse can preferably on increase between 4 kN and 8 kN. The size of the case exerted Force may be preferred in the order of magnitude a maximum belt force of an associated belt force limiter lie. To further increase the elasticity of the ribcage area it is advantageous if after the power pulse of the belt tensioner reduces the belt force to a value which is the force exerted on the belt before the force pulse corresponds. The before and after the power pulse exerted belt forces should thereby avoid a loose of the belt on the body of the occupant and can therefore correspondingly small be dimensioned, for example in a range of 5 N.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.following is an embodiment the invention with reference to the attached Figures described.

Es zeigen:It demonstrate:

1 in einem schematischen Blockschaltbild eine Rückhaltevorrichtung; und 1 in a schematic block diagram, a retaining device; and

2 ein vom Gurtstraffer der Rückhaltevorrichtung erzeugtes Gurtkraft-Zeit-Profil. 2 a generated by the belt tensioner of the restraint Gurtkraft-time profile.

In der 1 ist grob schematisch eine Rückhaltevorrichtung mit einem Sicherheitsgurt 1 gezeigt, der um einen Wickelzylinder 3 gewickelt ist. Der Sicherheitsgurt 1 wird in üblicher Weise auf den Wickelzylinder 3 gewickelt, um beim Anlegen des Sicherheitsgurtes 1 die gewünschte Gurtlänge zu erreichen. Der Wickelzylinder 3 ist in Wirkverbindung mit einem elektrisch betätigbaren Gurtstraffer 5, der beispielsweise mit einem Elektromotor 7 angetrieben wird und den Wickelzylinder 3 mit einem geringfügigen Drehmoment in der Aufwickelrichtung des Sicherheitsgurtes 1 beaufschlagt. Auf diese Weise kann der angelegte Sicherheitsgurt stets auf der jeweils benötigten Länge gehalten werden, wodurch die Gurtlose auf ein Minimum reduziert ist. Die dabei auf den Sicherheitsgurt 1 ausgeübte Gurtkraft kann sich in einem Bereich von 5 N bewegen.In the 1 is roughly schematically a restraint device with a safety belt 1 shown around a winding cylinder 3 is wound. The safety belt 1 is in the usual way on the winding cylinder 3 Wrapped to when putting on the seat belt 1 to achieve the desired strap length. The winding cylinder 3 is in operative connection with an electrically operated belt tensioner 5 for example, with an electric motor 7 is driven and the winding cylinder 3 with a slight torque in the winding direction of the seat belt 1 applied. In this way, the applied seat belt can always be kept to the required length, whereby the belt slack is reduced to a minimum. The case on the seat belt 1 applied belt force can move in a range of 5N.

Der Wickelzylinder 3 ist in bekannter Weise in Verbindung mit einer Auszugssperre 7, die beim Überschreiten einer vorgegebenen Auszugsgeschwindigkeit des Sicherheitsgurtes 1 oder bei einer vorgegebenen Fahrzeugverzögerung den Wickelzylinder 3 blockiert. Die Auszugssperre 7 kann hierzu beispielsweise Fliehkraftkörper aufweisen, die bei einer bestimmten Drehbeschleunigung den Wickelzylinder 3 arretieren. Der Auszugssperre 7 ist dabei ein Gurtkraftbegrenzer zugeordnet, der die Arretierung des Wickelzylinders 3 bei Überschreiten einer vorgegebenen Gurtkraft am Sicherheitsgurt 1 freigibt. Die Grenzkraft des Gurtkraftbegrenzers kann dabei in einem Bereich von 4 bis 8 kN liegen.The winding cylinder 3 is in a known manner in conjunction with a pull-out lock 7 when exceeding a predetermined withdrawal speed of the seat belt 1 or at a given vehicle deceleration the winding cylinder 3 blocked. The pull-out lock 7 For this purpose, for example, may have centrifugal body, the winding cylinder at a certain spin 3 lock. The pull-out lock 7 is assigned a Gurtkraftbegrenzer, the locking of the winding cylinder 3 when exceeding a predetermined belt force on the seat belt 1 releases. The limit force of the belt force limiter can be within a range of 4 to 8 kN.

In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Gurtkraft-Zeit-Profil des elektrisch ansteuerbaren Gurtstraffers 5 der Rückhaltevorrichtung aus der 1 bei einem angeschnallten Fahrzeuginsassen gezeigt. Demzufolge übt der Gurtstraffer 5 bis zum Zeitpunkt tE der Erfassung eines kritischen Fahrzustands eine geringfügige Gurtkraft im Bereich von 5 N auf den Sicherheitsgurt 1 aus, um mit einer geringfügigen Vorspannung eine Gurtlose zu vermeiden. Mit der zum Zeitpunkt tE erfolgenden Erfassung des kritischen Fahrzustands wird der Gurtstraffer 5 angesteuert, um einen Kraftimpuls in Höhe von 4 kN auf den angelegten Sicherheitsgurt 1 auszuüben. Der Kraftimpuls nimmt dabei ein erstes Zeitintervall Δt1 innerhalb einer Zeitdauer Δt (Pre-Crash-Phase) zwischen dem Zeitpunkt tE und dem Unfall-Zeitpunkt tC ein.In the 2 is an inventive belt force-time profile of the electrically controllable belt tensioner 5 the restraint of the 1 shown in a belted vehicle occupants. As a result, the belt tensioner exercises 5 until the time t E of detecting a critical driving condition, a slight belt force in the range of 5 N on the seat belt 1 to avoid belt slack with a slight preload. With the taking place at time t E detection of the critical driving condition of the belt tensioner 5 triggered a force pulse of 4 kN on the applied seat belt 1 exercise. In this case, the force pulse assumes a first time interval Δt 1 within a time period Δt (pre-crash phase) between the time t E and the accident time t C.

Gemäß der 2 kann die Pre-Crash-Phase Δt ca. 100 ms betragen. Durch den ausgeübten Kraftimpuls von 4 kN wird der Brustkorbbereich des Insassen kurzfristig komprimiert bzw. vorgedehnt. Nach erfolgtem Kraftimpuls reduziert der Gurtstraffer 5 die Gurtkraft wieder auf die Gurtkraft vor dem Kraftimpuls, d. h. auf 5 N, bis nach Ablauf des zweiten Zeitintervalls Δt2 zum Unfall-Zeitpunkt tC der Unfall eintritt.According to the 2 the pre-crash phase Δt can be about 100 ms. Due to the applied force impulse of 4 kN, the chest area of the occupant is briefly compressed or pre-stretched. After the power pulse, the belt tensioner is reduced 5 the belt force back to the belt force before the force pulse, ie to 5 N, until after expiration of the second time interval .DELTA.t 2 at the accident time t C the accident occurs.

Dem in der 2 gezeigten Kraft-Zeit-Profil des Gurtstraffers 5 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch eine vor dem Unfallzeitpunkt tC erfolgende impulsartige Erhöhung und Reduzierung der Gurtkraft der Brustkorbbereich komprimiert und anschließend entspannt wird. Nach der erfolgten Brustkorbkompression ist dessen Elastizität wesentlich gesteigert. D. h., dass zum Unfall-Zeitpunkt tC der Brustkorbbereich des Insassen den beim Unfall auftretenden Gurtkräften besser standhalten kann, ohne dass es zu Frakturen im Brustkorbbereich kommt.In the 2 shown force-time profile of the belt tensioner 5 is based on the knowledge that is compressed by a before the accident time t C pulse-like increase and reduce the belt force of the chest area and then relaxed. After the chest compression has its elasticity is significantly increased. This means that at the time of the accident t C, the chest area of the occupant can better withstand the belt forces occurring during the accident, without causing fractures in the thorax area.

11
Sicherheitsgurtsafety belt
33
Wickelzylinderwinding cylinder
55
Gurtstrafferpretensioners
77
Auszugssperreremoval barrier
Δt.delta.t
Pre-crash-PhasePre-crash phase
Δt1 Δt 1
erstes Zeitintervallfirst time interval
Δt2 Δt 2
zweites Zeitintervallsecond time interval
tE t E
Zeitpunkt der Erfassung eines kritischen Fahrzustandstime the detection of a critical driving condition
tC t C
Unfall-ZeitpunktAccident time

Claims (8)

Verfahren zum Zurückhalten eines mit einem Sicherheitsgurt (1) gesicherten Fahrzeuginsassen auf einem Fahrzeugsitz, in welchem Verfahren in einer Zeitdauer (Δt) zwischen der Erfassung eines kritischen Fahrzustands und dem Unfall-Zeitpunkt (tC) der Gurtstraffer (5) den Sicherheitsgurt (1) mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Kraft als ein Kraftimpuls ausgeübt wird, der dem Unfall-Zeitpunkt (tC) vorgelagert ist.Method of restraining one with a safety belt ( 1 ) secured vehicle occupant on a vehicle seat, in which method in a period (.DELTA.t) between the detection of a critical driving condition and the accident time (t C ) of the belt tensioners ( 5 ) the safety belt ( 1 ) is acted upon by an additional force, characterized in that the additional force is exerted as a force pulse, which is upstream of the accident time (t C ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer (Δt) zwischen der Erfassung des kritischen Fahrzustands und dem Unfall-Zeitpunkt (tC) in ein erstes Zeitintervall (Δt1), in dem der Kraftimpuls auf den Sicherheitsgurt (1) ausgeübt wird, und in ein folgendes zweites Zeitintervall (Δt2) aufgeteilt ist, über das der Kraftimpuls vom Unfall-Zeitpunkt (tC) beabstandet ist.A method according to claim 1, characterized in that the time duration (Δt) between the detection of the critical driving state and the accident time (t C ) in a first time interval (.DELTA.t 1 ), in which the force pulse on the seatbelt ( 1 ) and is divided into a subsequent second time interval (Δt 2 ) over which the force pulse is spaced from the accident time (t C ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Kraftimpuls zugeordnete erste Zeitintervall (Δt1) zwischen 50% und 80% der gesamten Zeitdauer (Δt) einnimmt.Method according to Claim 2, characterized in that the first time interval (Δt 1 ) assigned to the force pulse occupies between 50% and 80% of the total time duration (Δt). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftimpuls auf einen Wert zwischen 4 kN und 8 kN ansteigt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the force pulse to a value between 4 kN and 8 kN increases. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Gurtstraffer (5) nach dem Kraftimpuls ausgeübte Gurtkraft im Wesentlichen der Gurtkraft vor dem Kraftimpuls entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the belt tensioner ( 5 ) after the force pulse exerted belt force substantially equal to the belt force before the force pulse. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Kraftimpulses im Wesentlichen einer festgelegten maximalen Gurtkraft eines zugeordneten Gurtkraftbegrenzers entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the magnitude of the force pulse essentially a fixed maximum belt force of an associated belt force limiter equivalent. Rückhaltevorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Aufwickeleinrichtung (3) zum Auf- und Abwickeln eines Sicherheitsgurts (1), und einem Gurtstraffer (5), der auf den angelegten Sicherheitsgurt (1) einen Kraftimpuls ausübt, der einem vorhergesagten Unfall-Zeitpunkt (tC) vorgelagert ist.Retaining device, in particular for carrying out a method according to one of the preceding claims, with a winding device ( 3 ) for winding and unwinding a seatbelt ( 1 ), and a belt tensioner ( 5 ), which is attached to the seat belt ( 1 ) exerts a force impulse which precedes a predicted accident time (t C ). Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gurtstraffer (5) mit einem ansteuerbaren Rückholmotor arbeitet.Restraint device according to claim 7, characterized in that the belt tensioner ( 5 ) works with a controllable return motor.
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